YBa-,2-Cu-,3-O-,7-δ-和MgB-,2-超導(dǎo)薄膜的制備及微觀結(jié)構(gòu)表征.pdf

1、本論文研究目的是為制備電子學(xué)器件用YBCO薄膜和鐵電/YBCO雙層膜提供實(shí)驗(yàn)參考，并提出一種用熱絲化學(xué)氣相沉積(HFCVD)原位生長(zhǎng)MgB2超導(dǎo)薄膜的方法。 采用流動(dòng)氧氣中退火和真空原位退火法對(duì)斜切SrTiO3(001)基片進(jìn)行了預(yù)處理。用脈沖激光蒸發(fā)普通固態(tài)燒結(jié)靶在0～15°斜切SrTiO3(001)單晶基片上制備了YBCO薄膜。在1.2°斜切LaAlO3(001)基片上用脈沖激光沉積(PLD)法制備了Ba0.1Sr0.9Ti

2、O3/YBCO雙層薄膜。用脈沖激光蒸發(fā)熔融織構(gòu)靶在正切SrTiO3(001)單晶基片上制備了YBCO薄膜。用HFCVD法在藍(lán)寶石基片上原位生長(zhǎng)了MgB2超導(dǎo)薄膜。分析和表征了基片斜切角度對(duì)薄膜表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)電性能的影響。測(cè)定了Ba0.1Sr0.9TiO3/YBCO雙層薄膜的基本微波性能。 運(yùn)用原子力顯微鏡、高能反射式電子衍射和掃描電鏡對(duì)預(yù)處理基片和在其上生長(zhǎng)的薄膜表面形貌進(jìn)行了研究。用X射線衍射儀和透射電鏡對(duì)薄膜微觀結(jié)

3、構(gòu)進(jìn)行了分析和表征。用標(biāo)準(zhǔn)四引線法和磁化率測(cè)量法測(cè)定了薄膜的超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)。 研究結(jié)果表明，用PLD法在預(yù)處理0°～15°斜切SrTiO3(001)基片上制備了以“臺(tái)階流動(dòng)”方式生長(zhǎng)的c取向YBCO薄膜。隨基片斜切角度增大，薄膜晶體質(zhì)量下降，Tc降低。當(dāng)基片斜切角度大于6°時(shí)，YBCO表面產(chǎn)生了較大的臺(tái)階，表面粗糙度增大，并產(chǎn)生與臺(tái)階邊緣垂直的裂紋或孔洞。用PLD法在1.2°斜切的LaAlO3(001)基片上原位生長(zhǎng)了

4、晶體質(zhì)量良好和外延程度較高并具有明銳平直界面的Ba0.1Sr09TiO3/YBCO雙層薄膜異質(zhì)結(jié)。YBCO層的Tc值(88K)沒(méi)有受到其上鐵電層生長(zhǎng)的影響。該異質(zhì)結(jié)介電常數(shù)、介電損耗、可調(diào)諧性和品質(zhì)因數(shù)基本上可以滿足在液氮溫度應(yīng)用的可調(diào)微波器件的要求。 用熔融織構(gòu)靶制備的YBa2Cu3O7-δ薄膜，不但沒(méi)有顯著降低Tc，還明顯抑制薄膜表面顆粒的形成，且在基片表面上和薄膜內(nèi)形成了具有良好外延取向生長(zhǎng)的納米尺度的矩形Y2O3雜相顆粒